(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力により鋳型内の溶融金属に旋回流を付与する鋳型内電磁攪拌を行いながら鋳造鋳片を製出する金属の連続鋳造方法であって、
前記鋳型は、一対の長辺モールド板と一対の短辺モールド板と、を備え、これら長辺モールド板及び短辺モールド板とによって断面矩形状をなす鋳造空間が画成され、前記長辺モールド板に沿って電磁攪拌コイルが配設された構成とされており、
前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録しておき、この使用チャージ数が、設定チャージ数を超える毎に、前記旋回流の回転方向を反転させることを特徴とする金属の連続鋳造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された金属の連続鋳造方法であって、
複数組の前記一対の長辺モールド板を備えており、それぞれの前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録しておき、選択された一対の長辺モールド板の使用チャージ数に応じて前記旋回流の回転方向を反転させることを特徴とする金属の連続鋳造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された金属の連続鋳造方法であって、
前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数が設定チャージ数を超えた後、次の鋳造回において前記旋回流の回転方向を反転させることを特徴とする金属の連続鋳造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された金属の連続鋳造方法であって、
前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録するメモリ部と、この使用チャージ数と設定チャージ数とを比較し、前記使用チャージ数が設定チャージ数を超えた場合に信号を発信する判断部と、この判断部からの信号を得て前記旋回流の回転方向を反転させる指令を与える指令部と、を備えており、
前記旋回流の回転方向の反転を自動で行うことを特徴とする金属の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁力により鋳型内の溶融金属に旋回流を付与する鋳型内電磁攪拌を行いながら鋳造鋳片を製出する金属の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属の連続鋳造方法においては、鋳型内の溶融金属中に存在する非金属介在物や気泡等が鋳型内で成長する凝固シェル内に捕捉されることによって、製出される連続鋳造鋳片に欠陥が発生することが知られている。このような欠陥を防止する手段として、例えば特許文献１、２に示すように、鋳型内の溶融金属に電磁力を印加して旋回流を付与する、いわゆる鋳型内電磁攪拌法が提案されている。この鋳型内電磁攪拌法は、例えば図４に示すように、一対の長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂと、この一対の長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂによってそれぞれ挟持される一対の短辺モールド板１１２ａ、１１２ｂとを備えた鋳型１１０に対して、その長辺モールド板１１１ａ，１１１ｂ側に電磁攪拌コイル１１５ａ、１１５ｂを配設し、この電磁攪拌コイル１１５ａ、１１５ｂによって、鋳型１１０内の溶融金属に旋回流１２０を付与する。
【０００３】
ここで、鋳型内の溶融金属が流速を有する場合、固液界面近傍の溶融金属は速度境界層を有し、固液界面に近づくほど流速が遅くなる。このため、この速度境界層内に存在する粒子（非金属介在物）は、固液界面から遠ざかる方向に力を受け、固液界面から遠ざかる方向の速度成分を有することとなる。溶融金属の流速が速いほど、粒子（非金属介在物）が固液界面から遠ざかる速度成分も大きくなる。鋳型内電磁攪拌法においては、このような原理に基づき、溶融金属中に懸濁する粒子（非金属介在物）が凝固シェルに捕捉されるのを防止し、連続鋳造鋳片の清浄化を図っている。
【０００４】
また、図４に示すように、鋳型１１０内には浸漬ノズル１１８が配設されている。この浸漬ノズル１１８の周囲では、流路が狭くなることから溶融金属の流速が遅くなり、温度が低下しやすい傾向にある。そこで、鋳型１１０内の溶融金属に電磁力を印加して旋回流１２０を付与することで、浸漬ノズル１１８の周囲においても高温の溶融金属を流動させることが可能となり、鋳造を安定して行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−００９０９９号公報
【特許文献２】特開２００４−０４２０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図４に示すように、鋳型１１０内の溶融金属に対して、長辺モールド板１１１ａ，１１１ｂ側に配置された電磁攪拌コイル１１５ａ、１１５ｂによって旋回流１２０を付与する場合、長辺モールド板１１１ａ，１１１ｂに沿った流れが電磁攪拌コイル１１５ａ、１１５ｂによって加速されることになるため、図４のＡ，Ｂ部分において最も流速が速くなる。すると、流速が速い部分では、図５に示すように、溶融金属の流れによって長辺モールド板１１１ａ，１１１ｂの表面が局部的に損耗し、凹み１１３や肌荒れ１１４等の欠陥が発生することになる。
【０００７】
長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂの表面に凹み１１３や肌荒れ１１４等の欠陥が発生し、この凹み１１３や肌荒れ１１４等の欠陥部分で短辺モールド板１１２ａ，１１２ｂを挟持した場合、短辺モールド板１１２ａ，１１２ｂと長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂとの間に隙間が生じ、この隙間に溶融金属が差し込むことで鋳造を安定してできなくなってしまうといった問題があった。特に、この隙間が０．５ｍｍを超えると、溶融金属の差し込みが顕著となり、鋳造を続行することができなくなってしまう。このように、長辺モールド板１１１ａ，１１１ｂの表面が局部的に損耗した場合には、長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂの他の部分が正常であっても使用ができなくなるため、長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂに研削加工を施したり、あるいは廃棄処分したりすることになり、長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂの使用寿命が短くなるといった問題があった。
【０００８】
最近では、さらなる連続鋳造鋳片の清浄化を図るために、旋回流１２０の流速を速くすることが試みられており、長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂの局部損耗が促進される傾向にある。特に、旋回流１２０の最大流速が４０ｃｍ／ｓｅｃを超える場合には、長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂの局部損耗が著しくなり、長辺モールド板１１１ａ、１１１ｂの使用寿命がさらに短くなってしまう。
【０００９】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、旋回流による長辺モールド板の局部損耗を抑制し、長辺モールド板の使用寿命の延長を図ることが可能な金属の連続鋳造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る金属の連続鋳造方法は、電磁力により鋳型内の溶融金属に旋回流を付与する鋳型内電磁攪拌を行いながら鋳造鋳片を製出する金属の連続鋳造方法であって、前記鋳型は、一対の長辺モールド板と一対の短辺モールド板と、を備え、これら長辺モールド板及び短辺モールド板とによって断面矩形状をなす鋳造空間が画成され、前記長辺モールド板に沿って電磁攪拌コイルが配設された構成とされており、前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録しておき、この使用チャージ数が、設定チャージ数を超える毎に、前記旋回流の回転方向を反転させることを特徴としている。
【００１１】
この構成の金属の連続鋳造方法によれば、一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録しておき、この使用チャージ数が設定チャージ数を超える毎に、前記旋回流の回転方向を反転させるので、回転方向を反転させるたびに旋回流の流速が速い部分が切り替わることになり、長辺モールド板の局所的な損耗を抑制することが可能となる。よって、長辺モールド板の使用寿命を大幅に延長することができる。
なお、設定チャージ数は任意に設定することができる。たとえば、旋回流を一方向のみで操業した場合に使用不可能な局部損耗が発生するチャージ数Ｘに対して、一方向の旋回流のチャージ数がＸ、他方向の旋回流のチャージ数がＸ、となるように、設定チャージ数を決定することが好ましい。
【００１２】
ここで、複数組の前記一対の長辺モールド板を備えており、それぞれの前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録しておき、選択された前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数に応じて前記旋回流の回転方向を反転させることが好ましい。
この場合、複数組の前記一対の長辺モールド板を備えていても、それぞれの前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録しておくことで、それぞれの前記一対の長辺モールド板に応じて適切なタイミングで旋回流の回転方向の反転を実施することができ、一対の長辺モールド板の使用寿命の延長を図ることができる。
【００１３】
また、前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数が設定チャージ数を超えた後、次の鋳造回において前記旋回流の回転方向を反転させることが好ましい。
１回の鋳造回において旋回流の回転方向を反転させた場合、鋳造回の途中で非定常部が発生することになり、連続鋳造鋳片の品質が安定しなくなるおそれがある。よって、長辺モールド板の使用チャージ数が鋳造回の途中で設定チャージ数を超えた場合には、次の鋳造回において旋回流の回転方向を反転させることで、１回の鋳造回における鋳造を安定して行うことができる。
【００１４】
また、前記一対の長辺モールド板の使用チャージ数を記録するメモリ部と、この使用チャージ数と設定チャージ数とを比較し、前記使用チャージ数が設定チャージ数を超えた場合に信号を発信する判断部と、この判断部からの信号を得て前記旋回流の回転方向を反転させる指令を与える指令部と、を備えており、前記旋回流の回転方向の反転を自動で行うことが好ましい。
この場合、一対の長辺モールドの使用チャージ数の管理と、使用チャージ数と設定チャージ数との比較と、旋回流の回転方向の反転の指令と、を自動で行うことから、長辺モールド板の使用チャージ数が設定チャージ数を超える毎に、確実に前記旋回流の回転方向を反転させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、本発明によれば、旋回流による長辺モールド板の局部損耗を抑制し、長辺モールド板の使用寿命の延長を図ることが可能な金属の連続鋳造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である金属の連続鋳造方法で用いられる鋳型の斜視説明図である。
【図２】図１に示す鋳型内の溶融金属の流動状況を示す上面説明図である。
【図３】本発明の一実施形態である金属の連続鋳造方法の制御フロー図である。
【図４】従来の鋳型内の溶融金属の流動状況を示す上面説明図である。
【図５】従来の鋳型の長辺モールド板の損耗状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態である金属の連続鋳造方法について、添付した図面を参照して説明する。
まず、本実施形態である金属の連続鋳造方法において用いられる水冷鋳型１０について説明する。
【００１８】
この水冷鋳型１０は、図１及び図２に示すように、断面矩形状の鋳造空間を有する筒状をなしており、この鋳造空間の形状に合わせた断面の連続鋳造鋳片Ｃを製出するものである。
この水冷鋳型１０は、一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂと、この一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂによってそれぞれ挟持される一対の短辺モールド板１２ａ，１２ｂと、を備えている。ここで、短辺モールド板１２ａ，１２Ｂは、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの長手方向に沿って移動可能とされており、幅の異なる連続鋳造鋳片Ｃを同一の水冷鋳型１０にて製出することができる構成とされている。
【００１９】
そして、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの外側には、それぞれリニアモータ電磁攪拌コイル１５ａ，１５ｂが配設されている。
このリニアモータ電磁攪拌コイル１５ａ，１５ｂは、水冷鋳型１０内の溶鋼に移動磁界を発生させ、溶鋼を強制的に流動させるものである。ここで、長辺モールド板１１ａ側のリニアモータ電磁攪拌コイル１５ａによる移動磁界の方向と、長辺モールド板１１ｂ側のリニアモータ電磁攪拌コイル１５ｂによる移動磁界の方向と、を逆方向にすることで、溶鋼には、図２に示すような旋回流２０が発生することになる。
【００２０】
このように、溶鋼に対して旋回流２０を付与することで、水冷鋳型１０内で成長する凝固シェルに溶鋼中の非金属介在物や気泡等が捕捉されることを防止でき、製出する連続鋳造鋳片の清浄度を向上させることが可能となる。また、水冷鋳型１０内には浸漬ノズル１８が配設されていることから、この浸漬ノズル１８の周囲部分では温度が低下しやすくなるが、旋回流２０を与えることにより、浸漬ノズル１８の周囲部分に高温の溶鋼を供給することができ、鋳造を安定して行うことができるのである。
【００２１】
ここで、前述のように旋回流２０を付与する場合、図２に示すように、長辺モールド板１１ａ，１１ｂに沿った流れがリニアモータ電磁攪拌コイル１５ａ，１５ｂによって加速されることから、溶鋼の流れが短辺モールド板１２ａ，１２ｂに衝突する直前の部分において、最も流速が速くなる。このため、長辺モールド板１１ａ，１１ｂのうち図２のＡ部、Ｂ部（Ａ´部、Ｂ´部  ）において、局部的な損耗が発生しやすくなる。
【００２２】
そこで、本実施形態である金属の連続鋳造方法においては、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数に応じて旋回流２０を交互に反転することで、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの局部損耗の発生を抑制しているのである。
【００２３】
次に、本実施形態である金属の連続鋳造方法について、図３を参照して具体的に説明する。
まず、本実施形態である水冷鋳型１０においては、複数組の一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂを備えており、これら複数組の一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの中から選択して使用する構成とされている。
【００２４】
これら複数組の一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂについては、それぞれの使用チャージ数が、メモリ部３１に記録されている。使用する長辺モールド板１１ａ，１１ｂを選択すると、メモリ部３１から当該一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数が読み出され、判断部３２へと送信される。
【００２５】
判断部３２では、予め入力されている設定チャージ数と、メモリ部３１から読み出された使用チャージ数とを比較する。
そして、使用チャージ数が設定チャージ数を超えていない場合には、旋回流２０の回転方向の反転を行うことなく一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用を継続する。
一方、使用チャージ数が設定チャージ数を超えていた場合には、現在の鋳造回における最終チャージ数を確認し、指令部３３に対して反転信号を発信する。
【００２６】
指令部３３では、判断部３２からの反転信号を受け、次回の鋳造回において旋回流２０の回転方向を反転させるように、リニアモータ電磁攪拌コイル１５ａ，１５ｂに対して指令を与える。
このようにして、使用する一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂを選択することで、この一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数の管理、設定チャージ数との比較、旋回流２０の回転方向の反転、を自動で行う構成とされている。
【００２７】
なお、旋回流２０の回転方向の反転が終了した後には、設定チャージ数は、次回の反転時期を判断するために更新されることになる。例えば、設定チャージ数が１００ｃｈであった場合には、使用チャージ数が１００ｃｈを超えた時点で旋回流２０の回転方向を反転させた後に、次回の反転時期となる２００ｃｈに更新されるのである。そして、使用チャージ数が累計で２００ｃｈを超えると、再度、旋回流２０の回転方向の反転が実施されることになる。
このようにして、設定チャージ数を超える毎に、交互に旋回流２０の回転方向の反転が実施されるのである。
【００２８】
上述の構成とされた本実施形態である金属の連続鋳造方法においては、一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数を記録しておき、この使用チャージ数が設定チャージ数を超える毎に、旋回流２０の回転方向を反転させるので、旋回流２０の回転方向を反転させるたびに、旋回流２０の流速が速い部分が切り替わることになり、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの局部的な損耗を抑制することが可能となる。具体的には、図２に示すように、旋回流２０の回転方向を反転させることで、長辺モールド板１１ａ、１１ｂの局所的な損耗が発生する箇所も、Ａ部、Ｂ部とＡ´部、Ｂ´部とで切り替わることになり、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの局部的な損耗を抑制することが可能となるのである。
よって、短辺モールド板１２ａ，１２ｂを、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの損耗部分で挟持する場合であっても、長辺モールド板１１ａ，１１ｂと短辺モールド板１２ａ，１２Ｂとの間に隙間が生じることが抑制され、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用寿命を大幅に延長することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、複数組の一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂを備え、それぞれの一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数を記録しておき、使用チャージ数に応じて旋回流２０の回転方向を反転させる構成としているので、複数組の一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂに対して、適正なタイミングで旋回流２０の回転方向を反転させることができ、それぞれの一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用寿命の延長を図ることができる。
【００３０】
また、一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数が設定チャージ数を超えた後、次の鋳造回に旋回流２０の回転方向を反転させる構成としているので、鋳造中に非定常部が発生することがなく、安定した鋳造を実施することができ、高品質の連続鋳造鋳片を製出することができる。なお、１回の鋳造回は、複数のチャージ数で構成されており、具体的には、５〜１０ｃｈ／ｃａｓｔ程度で構成されていることから、反転のタイミングが設定チャージ数から僅かにずれることになるが、局部的な損耗を防止する観点からは大きな影響はない。
【００３１】
さらに、本実施形態では、一対の長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数を記録するメモリ部３１と、この使用チャージ数と設定チャージ数とを比較し、使用チャージ数が設定チャージ数を超えた場合に反転信号を発信する判断部３２と、この判断部３２からの信号を得て旋回流２０の回転方向を反転させるようにリニアモータ電磁攪拌コイル１５ａ，１５ｂに対して指令を与える指令部３３と、を備えており、旋回流２０の回転方向の反転を自動で行う構成としているので、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの使用チャージ数が設定チャージ数を超える毎に、確実に、旋回流２０の回転方向を反転させることができ、長辺モールド板１１ａ，１１ｂの局部摩耗の発生を抑制することができる。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態である金属の連続鋳造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図１に示す構成の水冷鋳型に限定されることはなく、他の構成の水冷鋳型において旋回流を発生させるものであってもよい。
また、メモリ部、判断部、指令部を備え、旋回流の回転方向の反転を自動で行う構成として説明したが、これに限定されることはなく、旋回流の回転方向の反転を手動で実施してもよい。
【実施例】
【００３３】
以下に、本発明の効果を確認すべく実施した確認実験の結果について説明する。
厚さ２５ｍｍの銅板からなる一対の長辺モールド板を複数組準備した。比較例として、旋回流の回転方向を反転させることなく鋳造を実施した。本発明例として、設定チャージ数を１００ｃｈとし、図３に示すフローにしたがい旋回流の回転方向を交互に反転させて鋳造を実施した。
鋳造条件は、極低炭素鋼からなる幅１８００ｍｍ、厚さ２４０ｍｍの連続鋳造鋳片を、鋳造速度１．５ｍ／ｍｉｎで鋳造した。このとき、リニアモータ電磁攪拌コイルの電流値を６９０Ａとし、旋回流の最大流速が約４０ｃｍ／ｓｅｃとなるように調整した。
【００３４】
鋳造回が終了した後に、長辺モールド板のうち最も損耗した部分に短辺モールド板を配置し、シックネスゲージによって０．５ｍｍ以上の隙間の有無を確認した。０．５ｍｍ以上の隙間が確認された場合には、長辺モールド板の表面を１ｍｍ研削した後に、再度水冷鋳型に組み込んで使用した。そして、長辺モールド板の板厚が２０ｍｍで０．５ｍｍ以上の隙間が生じた時点で使用を中止した。
【００３５】
旋回流の回転方向を反転させることなく鋳造を実施した比較例では、長辺モールド板の１箇所において局部的な損耗が発生し、使用チャージ数が１１００ｃｈの時点で使用寿命となった。
これに対して、設定チャージ数を１００ｃｈとして旋回流の回転方向を交互に反転させた本発明例では、長辺モールド板の損耗が２箇所に分散されており、使用チャージ数が１９００ｃｈの時点で使用寿命となった。
このように、本発明例によれば、長辺モールド板の局部的な損耗を抑制でき、長辺モールド板の使用寿命を大幅に延長することが可能であることが確認された。なお、設定チャージ数は、１００ｃｈに限定されることはなく、適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  水冷鋳型（鋳型）
１１ａ，１１ｂ  長辺モールド板
１２ａ，１２Ｂ  短辺モールド板
１５ａ，１５ｂ  リニアモータ電磁攪拌コイル（電磁攪拌コイル）
２０  旋回流
３１  メモリ部
３２  判断部
３３  指令部
【図１】
0005402803.tif 000002
【図２】
0005402803.tif 000003
【図３】
0005402803.tif 000004
【図４】
0005402803.tif 000005
【図５】
0005402803.tif 000006